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Slot Cars Digitali: proposte per semplificare le modifiche

Slot cars digitali

Per chi non lo sapesse le Slot Cars sono le macchinine che si rincorrono su una pista a due o più corsie. I più anziani, forse, ricordano le piste Polistil che adesso si trovano solo su ebay.

Avevate mai sentito parlare di Slot Cars Digitali?

Fino a poco tempo fa, il sistema Macchinine-Pista era solo analogico, vale a dire macchinine con motorino elettrico, corsie della pista alimentate con tensione variabile tramite un reostato (acceleratore o Throttle in anglosassone). Da qualche anno è però subentrata l’elettronica che ha affiancato all’analogico il digitale.
In commercio, esistono due modalità di applicazione del digitale alle slot cars: la prima, sviluppata dalle case costruttrici di piste, sfrutta i binari delle corsie per inviare comandi alle macchinine mentre la seconda utilizza le comunicazioni radio (wireless).
Il vantaggio principale del digitale rispetto all’analogico è quello di poter utilizzare una stessa corsia per più di una macchinina. Quindi per far gareggiare, ad esempio, 8 macchinine non sono più necessarie 8 corsie ma ne bastano 2. E’ necessario però dotare le piste di sistemi per il cambio corsia in modo da poter permettere i sorpassi tra le macchinine. Le modalità di funzionamento di tali sistemi sono simili e sfruttano comandi inviati tramite Throttle (associati a ciascuna macchinina) agli scambi e/o alle macchinine. In tali sistemi la difficoltà di funzionamento risiede nel fatto che è difficile associare la macchinina allo scambio in quanto tale associazione dipende dalla posizione della macchinina stessa rispetto allo scambio (il throttle ha un solo comando per tutti gli scambi!). Non solo, è anche necessario approntare sistemi anticollisione per impedire lo scambio se esiste un’alta probabilità di collisione con altre macchinine sopraggiungenti dopo il cambio corsia. Nei sistemi in commercio l’associazione macchinina-scambio viene effettuata mediante l’utilizzo di coppie fototransistori/LED, magneti/sensori ad effetto Hall oppure semplicemente per via meccanica.

L’utilizzo del digitale ha, inoltre, ulteriori vantaggi come l’utilizzo di SW di gestione della gara su PC, contagiri, conta tempo, simulazione pit stop con cambio gomme e rifornimenti, ecc. ecc.

Per chi non lo sapesse, esistono degli hobbysti (ma ci sono anche aziende specializzate) che non utilizzano le normali piste in plastica ma che se le costruiscono da soli creando veri e propri capolavori (provate a cercare su internet Slot Car Tracks Building). Il passaggio al digitale in questo caso è più arduo in quanto solo un’azienda tra quelle che commercializzano i kit di conversione fornisce tutti i componenti necessari per la conversione in digitale.
Quindi, nel caso si voglia acquistare un kit di conversione per la propria pista analogica, la scelta più logica dovrebbe ricadere su quello commercializzato dalla casa per non incorrere in problematiche di compatibilità. Se se ne sceglie uno wireless è necessario fare degli adattamenti che non sempre sono facili e possibili.

Il kit di conversione ideale dovrebbe avere, perciò, i seguenti requisiti:
- essere compatibile con le piste analogiche in commercio e con quelle fatte in casa
- minimizzare le modifiche da apportare alle piste analogiche.

Una soluzione potrebbe essere l’utilizzo della tecnologia wireless ZigBee con controllo da PC, ma per rispondere al secondo requisito sarebbe necessario mettere a punto un sistema di localizzazione (preciso quanto basta) per permettere scambi e anticollisione evitando l’istallazione di fototransistori, magneti, ecc.

Un tale sistema era embedded (Location Engine) nel CC2431 della Texas, ma non più presente nel suo successore (da qui dubbi sul funzionamento)

EOS Zero Slot Cars v1

Nella presentazione allegata, effettuata in occasione di EOS Zero, sono riportate alcune informazioni sui sistemi esistenti in commercio e alcune possibili soluzioni wireless che potrebbero essere sviluppate.
Il problema vero però si può sintetizzare così:

si riesce a trovare una soluzione per la localizzazione delle macchinine in ambiente indoor utilizzando quanto messo a disposizione da una tecnologia wireless e da una pista analogica?

 

 

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ritratto di Emanuele

Possibile soluzione

Una possibile soluzione potrebbe essere applicare delle striscette (perpendicolari alla pista)con un cosice binario.

Il codice binario potrebbe essere 0=0V e 1=12V
Se si riescono ad avere 8 striscette (8bit) prima di ogni scambio si
arriva a 256 scambi gestibili.
Penso basti solo da un lato. Sarebbe interessante studiare una soluzione
senza spazzola, contactless per rilevare 12V si o 12V no
Magari utilizzando il primo bit/stiscetta fisso a 12V come start_bit

Penso Geo possa approfondire meglio :)

ritratto di Geo

Localizzazione

Ho fatto un po' di ricerche e non sembra che ci siano in giro algoritmi di localizzazione wireless robusti e precisi quanto richiesto.
Conviene perciò mouversi su una soluzione come quella indicata da Emanuele oppure una altrettanto non invasiva.
Se si adotta la soluzione indicata da Emanuele è necessario valutare le velocità di lettura della tensione in rapporto alla velocità della macchinina che può arrivare anche a 6-7 m/s. Questo dato aiuta a stabilire la distanza tra le striscette e a valutare anche la necessità di inserire striscette aggiuntive per la verifica della parità o per la correzione degli errori.
Inoltre con Emanuele stavamo discutendo sulla possibilità di associare allo 0 i -12V invece degli 0V. In questo modo si leggerebbero, di fatto, tensioni positive o negative ma sarebbero necessarie il doppio delle striscette. Bisogna pensarci meglio.
Al momento la domanda è: c'è la possibilità di leggere delle tensioni senza contatto tenendo conto della velocità della macchinina?
Se risolviamo questo punto passiamo agli altri problemi.

ritratto di Emanuele

Leggere la tensione senza contatto

Una soluzione spartana pottrebbe essere quella dell'rfid o dei sensori di Hall.
Con in output dei segnali 1 - 0. Sicuramnete compatibili con la velocità delle macchinine.

Una possibile soluzione potrebbe anche essere l'utilizzo di sensori innovativi, come ad esempio questi della Plessey:

http://www.plesseysemiconductors.com/resource_library/wp-content/plugins/download-monitor/...

ritratto di Edi82

Non ho capito una cosa: ma

Non ho capito una cosa: ma perchè ci sarebbe bisogno di un sistema anticollisione automatizzato? Non si toglie all'utente il 'brivido' del sorpasso al limite? Potremmo ritornare alla logica fuzzy e alla probabilità. la logica fuzzy non tenderebbe ad impedire il passaggio, ma analizzerebbe costaterebbe cosa è successo compiendo un sorpasso azzardato..o sbaglio?

ritratto di Geo

Perché c'è l'anticollisione

Non è facile rispondere al perché dell'anticollisione. La mia opinione personale è che sia un retaggio delle piste analogiche dove le macchinine non possono scontrarsi perché corrono su corsie separate. Un altro motivo potrebbe essere che all'inizio del digitale qualcuno si è forse lamentato dei troppi scontri e allora le case costruttrici hanno cercato una soluzione.
Comunque la tua idea è interessante e potrebbe essere una delle modalità di gara e cioè "gara con esclusione di anticollisione".
Approfondirò la logica Fuzzy.

ritratto di iw1bi

Una volta, tanto tempo fa...

Ciao e scusate se mi intrometto malamente:
Tanti anni fa papa' mi regalo' una pista Polistil: un enorme divertimento!
Tuttavia ricordero sempre quelle maledette spazzole che la macchinina aveva sotto per prendere tensione dalla pista. Sempre consumate e mai funzionanti a dovere.
Una soluzione a quel problema oggi esiste?

Altra cosa: se in una macchinina mettessimo una pastiglia trasponder e dei lettori sparsi lungo il tracciato?

Domenico

ritratto di winning

magari l'anticollisione

Salve, proprio ieri mi e' venuto in mente l'anticollisione, sono possessore di una carrera digital 132, e dopo un mese di lavoro ho terminato l'assemblaggio della pista e iniziato a correre , ma come si parla nell'articolo noto purtroppo che molti continuano a non capire il digitale e corrono come se fossero da soli sulla loro corsia analogica, creando cosi scontri troppo frequenti, quindi ho subito pensato ad un sistema che avitasse le collisioni, ma non essendo un'esperto di elettronica ma un' appassionato solamente pensavo a dei modi per risolvere il problema, quindi cercando un po' su internet ho trovato la vostra discussione perfettamente in linea con la mia idea, spero che non venga abbandonata da voi e che si riesca a trovare qualche soluzione valida e non molto costosa. Io avevo pensato a dei sensori tipo quelli delle macchine vere, che le fanno frenare da sole, e che nello slot levassero la corrente come se il pilota lasciasse il pulsante quando la macchinina era ad una distanza di 10 cm , ma qualcuno in un'altro forum mi ha risposto che il costo dei sensori sarebbe alto e che forse non riuscirebbe a percepire la distanza per la velocita' elevata delle macchinine.....

ritratto di Geo

Dettagli

Per quanto riguarda le spazzole credo che oggi ci siano di quelle un po' più resistenti soprattutto se se ne prendono di quelle "professionali".
Per quanto riguarda la localizzazione si psossono mettere dei sensori lungo la pista in grado di scambiare informazioni con macchinina, centrale e scambi (e altri dispositivi di più facile gestione).
La sfida è trovare qualcosa di non invasivo (cioè che non costringa a fare buchi vari lungo la pista) in grado di permettere la localizzazione della macchina.
Comunque quella proposta potrebbe essere una valida soluzione, ci dai qualche dettaglio in più?

ritratto di iw1bi

RFID

Salve a tutti!
Ho fatto una veloce ricerca e a parte il prezzo spaventoso del kit di sviluppo, ho trovato queste cose

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ri-trp-re2b.pdf
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc4980.pdf

Quello che non so e' se puo' funzionare abbastanza velocemente da comunicare con una macchinina in corsa.

Domenico

ritratto di Geo

Anticollisione

Per rendere la soluzione dell'anticollisione poco costosa è (o almeno dovrebbe essere!) sufficiente mettere un sensore su ciascuna macchinina e qualcosa di non invasivo sulla pista.
Avevamo pensato (almeno in fase prototipica) a mettere sulla pista degli adesivi codificati (praticamente dei foglietti di plastica adesiva con sopra delle striscioline di rame adesivo alimentate con 0V e 12V oppure -12V e +12V in modo da formare dei codici binari; le striscioline possono essere alimentate da qualsiasi punto della pista prendendo tensione dai binari; gli adesivi possono poi essere resi anche esteticamente belli e colorati se si vuole) e sulla macchina sensori di tensione (magari contactless) per leggerne il codice. Avevamo pensato anche di dotare gli scambi di dip switch per codificarli con lo stesso codice degli adesivi vicini per permettere sia il cambio corsia sia l'anticollisione, il tutto gestito tramite wireless (o ibrida wireless/cablato).
Il problema è quello di capire se si riesce a leggere bene il codice degli "adesivi" considerando la sensoristica a disposizione, la velocità delle macchinine e il fatto che la lettura delle tensioni deve essere asincrona (e non regolata da clock).

ritratto di Geo

Anticollisione 2

Aggiungo che se si riuscisse a trovare una soluzione con i suddetti "adesivi" sarebbe sicuramente non invasiva.
Tali adesivi possono essere tipizzati (ad esempio usando 4 bit per il tipo e 4 bit per l'identificatore) per essere utilizzati anche come contagiri, contatempo (anche intertempo), ingresso e uscita pit lane, ecc.
Ho stimato che per il cambio corsia / anticollisione ne servirebbero 3 tipi diversi per segnalare consenso al cambio corsia, veto per anticollisione sull'altra corsia e verifica di cambio corsia effettuato o meno.
Un altro tipo sarebbe necessario per il contagiri, un altro per l'intertempo, un altro per la pit lane, ecc.
Con la suddetta codifica ogni tipo si porta dietro 16 elementi quindi fino a qui avremmo consumato 3*16+16+16+16=96 codici su 256 disponibili. Tali codici permettono di gestire 16 cambi corsia con anticollisione, 16 traguardi (quindi fino a 16 corsie), 16 intertempi da suddividere nelle corsie e 1 pit lane con ingresso, uscita, anticollisione in uscita, diminuzione della velocità alla minima consentita, ecc.
I tipi utilizzati sarebbero 6 e ne rimarrebbero a disposizione altri 10 da utilizzare, ad esempio, per altri 16 scambi (ricordiamoci che ogni scambio si porta dietro 3 tipi) o altri dispositivi in futuro.

ritratto di UnoTraTanti

Un' altra idea : infrarossi ....

Un' altra idea :
E con trasmissione Infrared ? Prendi ad esempio il TFBS4650 "Infrared Transceiver
9.6 kbit/s to 115.2 kbit/s (SIR) della Vishay Semiconductors. Un emettitore lo si incolla sulla macchinina ( con arduino-mini che guida spedendo le info) ed un altro come CONTROLLORE sul bordo pista un ricevitore-emettitore che controlla il traffico.

Se non erro : la macchinina (6,7 m/sec) rimane in vista per un buon collegamento diciamo per 10 cm. Questo ci darebbe metti 14 msec di tempo di trasmissione dati alla velocità massima. A 9.6 kbit/s mal che vada recuperiamo 134 bit. Anche se qualche cosa va storto un centinaio di bit dovrebero riuscire a passare.

Comunicazione tra CONTROLLORE e macchina : non so. Bisognerebbe pensare ad un sistema Master-slave con acknoledge.... o altro.Bisogna evitare che entrambe le macchinine trasmettano segnale altrimenti non si capische piu nulla. Per questo il controllore dovrebbe regolare il traffico un pochino com in una rete a piu nodi asincroni... Non sono un esperto di protocolli di comunicazione.

Comunque questi aggeggi non sono troppo costosi( si parla di 4-5 euro a pezzo) e secondo me pratici da fissare sopra una macchinina.

La vostra discussione comunque mi interessa...
rimango in "ascolto"..

ritratto di Geo

Tiriamo un po' di somme

Analizzando un po' le idee di tutti quelli che hanno contribuito finora (e anche di quelli che hanno contribuito alla "domanda di elettronica" "Informazioni ZigBee") se tiriamo le somme siamo a questo punto:
1) Non ci sono algoritmi di localizzazione radio che funzionano bene in ambiente indoor con le tecnologie wireless (la Texas aveva implementato il Localisation Engine ma lo ha abbandonato) e quindi conviene passare ad altre soluzioni.
2) Per la localizzazione della macchinina sulla pista ci sono 2 soluzioni: la prima con codice sulla macchina e decodificatore sulla pista, la seconda con codice sulla pista e decodificatore sulla macchina
3) Siccome la macchinina deve essere necessariamente modificata per ricevere almeno i segnali di regolazione velocità, per minimizzare gli impatti (e soprattutto i costi) conviene mettere il decodificatore sulla macchina e i codici sulla pista (seconda soluzione al punto 2)
4) i codici sulla pista devono essere tali da non far effettuare modifiche meccaniche (fori, tagli, ecc.). A mio avviso dopo tutte le idee proposte sono in lizza 2 soluzioni: la prima che utilizzerebbe delle striscette di rame alimentate a 0V e 12V in modo da formare un codice binario e la seconda che utilizzerebbe magnetini permanenti sempre per formare un codice binario (correggetemi se ho capito male). Entrambe le soluzioni non sono invasive, anzi si potrebbero costruire degli adesivi già codificati da incollare sulla pista nei punti richiesti.
5) La prima soluzione richiederebbe un sensore di tensione mentre la seconda un sensore ad effetto Hall. La prima per essere "elegante" (anche questo serve!) dovrebbe avere un sensore di tensione contactless mentre il sensore Hall è già contactless. La prima deve prelevare l'alimentazione dalla pista mentre la seconda no. Quindi la soluzione magnetini permanenti + sensore Hall sulla macchina sembrerebbe la più accreditata.
6) Per quanto riguarda la tecnologia wireless sembra che quella più facile da implementare sia quella Zigbee tramite StickOS con CPU Stick. Servirebbero almeno una CPUStick per macchina e una per la pista per controllare gli scambi e quant'altro (eventualmente per piste grandi se ne potrebbero aggiungere delle altre ma la sostanza non cambia).
7) La CPUStick per la macchina dovrebbe essere collegata al sensore Hall per il rilevamento dei codici sulla pista e al motorino elettrico.
8) La CPUStick sulla pista può essere utilizzata per comandare gli scambi (via cavo), per gestire il gas (via cavo), per gestire la richiesta di scambio (via cavo) e per comunicare con le macchinine (via radio). Questa CPUStick sarebbe quella che opera da nodo principale.
9) Bisognerebbe studiare bene i dimensionamenti e anche eventuali dispositivi di adattamento tra CPUStick, sensori Hall, Motorini elettrici ed elettrocalamite per gli scambi, ma credo che questa soluzione potrebbe funzionare.
10) Problema 1: secondo me la CPUStick è troppo grande per essere istallata su una macchinina e bisognerebbe farne una di dimensioni ridotte magari eliminando la porta USB e cercando di commpattare la board anche a scapito di alcuni piedini. Per una fase prototipica però la CPU Stick va più che bene.
11) Problema 2: Bisogna capire se il sensore di Hall è in grado di leggere bene polarizzazioni dei magnetini per determinare il codice binario dell'insieme dei magnetini stessi. Inoltre è necessario che i magnetini siano sottilissimi in modo da non intralciare le ruote delle macchinine.
12) Problema 3: Il sistema funzionerebbe stand-alone ma se si volesse fare un sw di gestione de sistema (gestione qualifiche, gestione gara, gestione configurazione sistema, ecc.) quale sarebbe lo share tra CPUStick e SW su PC per esempio? Tutto da decidere.

Spero di non avervi annoiato troppo ma almeno possiamo continuare la discussione su alcuni punti fermi (che, per carità, possono essere completamente stravolti se ci sono idee migliori!)

ritratto di Geo

Tiriamo un po' di somme (aggiornamento)

Scusate non avevo visto il post di Emanuele.
Ovviamente ai punti 4 e 5 entrano in gioco anche RFID e sensori innovativi Plessey

ritratto di MC

Sensori contactless

Per la soluzione contactless potete anche dare un'occhiata al sito www.cypress.com e alla tecnologia capsense.
In generale é presentata per le tastiere ma se nella pista viene annegato un pezzo di metallo connesso a massa (0v) un microcontrollore dotato di periferica capsense a bordo macchina lo puó leggere. Si puó fare anche il contrario ovvero micro sulla pista e riscontro sull'auto.

Il metodo é simile al contatto reed ma il vantaggio é che il segnale riletto dal micro é analogico e quindi si puó avere un informazione in piú. Il parametro principale é la distanza del riscontro dalla pad sensibile o la quantitá di plastica e aria nel mezzo.

 

 

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